ARM中的RO、RW和ZI DATA

一直以来对于ARM体系中所描述的RO，RW和ZI数据存在似是而非的理解，这段时间对其仔细了解了一番，发现了一些规律，理解了一些以前书本上有的但是不理解的东西，我想应该有不少人也有和我同样的困惑，因此将我的一些关于RO，RW和ZI的理解写出来，希望能对大家有所帮助。 
要了解RO，RW和ZI需要首先了解以下知识： 
ARM程序的组成 
此处所说的“ARM程序”是指在ARM系统中正在执行的程序，而非保存在ROM中的bin映像（image）文件，这一点清注意区别。 
一个ARM程序包含3部分：RO，RW和ZI 
RO是程序中的指令和常量 
RW是程序中的已初始化变量 
ZI是程序中的未初始化的变量 
由以上3点说明可以理解为： 
RO就是readonly， 
RW就是read/write， 
ZI就是zero 
ARM映像文件的组成 
所谓ARM映像文件就是指烧录到ROM中的bin文件，也成为image文件。以下用Image文件来称呼它。 
Image文件包含了RO和RW数据。 
之所以Image文件不包含ZI数据，是因为ZI数据都是0，没必要包含，只要程序运行之前将ZI数据所在的区域一律清零即可。包含进去反而浪费存储空间。 
Q：为什么Image中必须包含RO和RW？ 
A：因为RO中的指令和常量以及RW中初始化过的变量是不能像ZI那样“无中生有”的。 
ARM程序的执行过程 
从以上两点可以知道，烧录到ROM中的image文件与实际运行时的ARM程序之间并不是完全一样的。因此就有必要了解ARM程序是如何从ROM中的image到达实际运行状态的。 
实际上，RO中的指令至少应该有这样的功能： 
1. 将RW从ROM中搬到RAM中，因为RW是变量，变量不能存在ROM中。 
2. 将ZI所在的RAM区域全部清零，因为ZI区域并不在Image中，所以需要程序根据编译器给出的ZI地址及大小来将相应得RAM区域清零。ZI中也是变量，同理：变量不能存在ROM中 
在程序运行的最初阶段，RO中的指令完成了这两项工作后C程序才能正常访问变量。否则只能运行不含变量的代码。 
说了上面的可能还是有些迷糊，RO，RW和ZI到底是什么，下面我将给出几个例子，最直观的来说明RO，RW，ZI在C中是什么意思。 
1; RO 
看下面两段程序，他们之间差了一条语句，这条语句就是声明一个字符常量。因此按照我们之前说的，他们之间应该只会在RO数据中相差一个字节（字符常量为1字节）。 
Prog1： 
#include <stdio.h> 
void main(void) 
{ 
; 
} 
Prog2： 
#include <stdio.h> 
const char a = 5； 
void main(void) 
{ 
; 
} 
Prog1编译出来后的信息如下： 
================================================================================ 
Code     RO Data      RW Data       ZI Data       Debug 
948           60                 0                  96               0                Grand Totals 
================================================================================ 
Total RO   Size(Code + RO Data)                             1008   ( 0.98kB) 
Total RW    Size(RW Data + ZI Data)                        96       ( 0.09kB) 
Total ROM Size(Code + RO Data + RW Data)           1008   ( 0.98kB) 
================================================================================ 
Prog2编译出来后的信息如下： 
================================================================================ 
Code      RO Data       RW Data          ZI Data        Debug 
948           61                 0                      96               0             Grand Totals 
================================================================================ 
Total    RO   Size(Code + RO Data)                      1009     ( 0.99kB) 
Total    RW   Size(RW Data + ZI Data)                    96        ( 0.09kB) 
Total    ROM Size(Code + RO Data + RW Data)    1009     ( 0.99kB) 
================================================================================ 
以上两个程序编译出来后的信息可以看出： 
Prog1和Prog2的RO包含了Code和RO Data两类数据。他们的唯一区别就是Prog2的RO Data比Prog1多了1个字节。这正和之前的推测一致。 
如果增加的是一条指令而不是一个常量，则结果应该是Code数据大小有差别。 
2; RW 
同样再看两个程序，他们之间只相差一个“已初始化的变量”，按照之前所讲的，已初始化的变量应该是算在RW中的，所以两个程序之间应该是RW大小有区别。 
Prog3： 
#include <stdio.h> 
void main(void) 
{ 
; 
} 
Prog4： 
#include <stdio.h> 
char a = 5； 
void main(void) 
{ 
; 
} 
Prog3编译出来后的信息如下： 
================================================================================ 
Code      RO Data       RW Data         ZI Data       Debug 
948             60                  0                   96                 0          Grand Totals 
================================================================================ 
Total    RO    Size(Code + RO Data)                        1008 ( 0.98kB) 
Total    RW   Size(RW Data + ZI Data)                     96     ( 0.09kB) 
Total    ROM Size(Code + RO Data + RW Data)     1008 ( 0.98kB) 
================================================================================ 
Prog4编译出来后的信息如下： 
================================================================================ 
Code        RO Data           RW Data        ZI Data           Debug 
948             60                       1                    96                   0            Grand Totals 
================================================================================ 
Total     RO    Size(Code + RO Data)                           1008 ( 0.98kB) 
Total    RW    Size(RW Data + ZI Data)                         97    ( 0.09kB) 
Total    ROM Size(Code + RO Data + RW Data)          1009 ( 0.99kB) 
================================================================================ 
可以看出Prog3和Prog4之间确实只有RW Data之间相差了1个字节，这个字节正是被初始化过的一个字符型变量“a”所引起的。 
3; ZI 
再看两个程序，他们之间的差别是一个未初始化的变量“a”，从之前的了解中，应该可以推测，这两个程序之间应该只有ZI大小有差别。 
Prog3： 
#include <stdio.h> 
void main(void) 
{ 
; 
} 
Prog4： 
#include <stdio.h> 
char a； 
void main(void) 
{ 
; 
} 
Prog3编译出来后的信息如下： 
================================================================================ 
Code     RO Data        RW Data         ZI Data          Debug 
948            60                     0                     96                  0            Grand Totals 
================================================================================ 
Total RO    Size(Code + RO Data)                             1008 ( 0.98kB) 
Total   RW   Size(RW Data + ZI Data)                           96    ( 0.09kB) 
Total ROM Size(Code + RO Data + RW Data)           1008 ( 0.98kB) 
================================================================================ 
Prog4编译出来后的信息如下： 
================================================================================ 
Code         RO Data          RW Data            ZI Data           Debug 
948               60                     0                       97                    0            Grand Totals 
================================================================================ 
Total    RO    Size(Code + RO Data)                          1008 ( 0.98kB) 
Total    RW Size(RW Data + ZI Data)                         97     ( 0.09kB) 
Total    ROM Size(Code + RO Data + RW Data)         1008 ( 0.98kB) 
================================================================================ 
编译的结果完全符合推测，只有ZI数据相差了1个字节。这个字节正是未初始化的一个字符型变量“a”所引起的。 
注意：如果一个变量被初始化为0，则该变量的处理方法与未初始化华变量一样放在ZI区域。 
即：ARM C程序中，所有的未初始化变量都会被自动初始化为0。 

总结： 
1; C中的指令以及常量被编译后是RO类型数据。 
2; C中的未被初始化或初始化为0的变量编译后是ZI类型数据。 
3; C中的已被初始化成非0值的变量编译后是RW类型数据。 
附： 
程序的编译命令（假定C程序名为tst.c）： 
armcc -c -o tst.o tst.c 
armlink -noremove -elf -nodebug -info totals -info sizes -map -list aa.map -o tst.elf tst.o 
编译后的信息就在aa.map文件中。 
ROM主要指：NAND Flash，Nor Flash 

RAM主要指：PSRAM，SDRAM，SRAM，DDRAM

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Code, RO-data,RW-data,ZI-data

Code为程序代码部分
RO-data 表示 程序定义的常量const temp;
RW-data 表示 已初始化的全局变量
ZI-data 表示 未初始化的全局变量

Program Size: Code="18248" RO-data=320 RW-data=260 ZI-data=3952

Code, RO-data ............flash
RW-data, ZIdata...................RAM

初始化时RW-data从flash拷贝到RAM

生成的map文件位于list文件夹下 (KEIL)

    Total RO  Size (Code + RO Data)                18568 (  18.13kB)
    Total RW  Size (RW Data + ZI Data)              4212 (   4.11kB)
    Total ROM Size (Code + RO Data + RW Data)      18828 (  18.39kB)